專利名稱：：耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合材料，尤其涉及一種耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯及其生產(chǎn)方法，該管坯通過(guò)擠壓或軋制加工成耐腐蝕雙金屬無(wú)縫成品管。
背景技術(shù)：
：X52/825、X60/825雙金屬管主要用于高腐蝕油氣井的油井管和集線管。X52、X60是美國(guó)API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)中的兩個(gè)強(qiáng)度級(jí)別，是指符合表1、表3性能要求的所有的鋼鐵材料。825是一種耐腐蝕的鎳基合金材料，是美國(guó)ASTM、ASME、AMS標(biāo)準(zhǔn)中的牌號(hào)UNSN08825，相當(dāng)于英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS中的NA16、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO中的NiFe30Cr21Mo3，常用在含H2S量較高的油氣田中，其成分要求見(jiàn)表2。表1X52性能要求抗拉強(qiáng)度(MPa)屈服強(qiáng)度(MPa)延伸率(%)》490》359》25表2825成分要求(重量百分比)cSiMilPsCrMoNiNbTiCuAlFe《《《《《19.52.538《0.61.5《》0.050.51.00.0200.02023.53.5460.331.22.00.222表3X60性能要求抗拉強(qiáng)度(MPa)屈服強(qiáng)度(MPa)延伸率(%)>517》414》19現(xiàn)有X52/825、X60/825雙金屬無(wú)縫鋼管采用爆炸焊接工藝生產(chǎn)先將外層X(jué)52或X60和內(nèi)層825分別機(jī)械加工成管，然后將外層管與內(nèi)層825管相互穿套，在內(nèi)管施加爆炸能量，使得內(nèi)外層金屬形成爆炸焊接連接。但是，采用該工藝成形的X52/825、X60/825雙金屬?gòu)?fù)合管不能保證內(nèi)外層全部完全焊合，總是會(huì)有部分未焊合的區(qū)域，在使用過(guò)程中，這些未焊合的區(qū)域會(huì)逐漸擴(kuò)展，最終造成內(nèi)外層分層，影響雙金屬管使用的安全性。另外，爆炸焊接形成的熔合層厚度僅為幾微米，在惡劣的使用環(huán)境中，由于內(nèi)外層材質(zhì)的不同，會(huì)造成在很薄的內(nèi)外層交界面的應(yīng)力集中，形成較大的界面應(yīng)力，該應(yīng)力促使內(nèi)外分層，同樣影響到管線的安全性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述缺點(diǎn)，提供一種內(nèi)外層完全冶金熔合、不易分層、使用安全性高的耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯及其生產(chǎn)方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案-一種耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)將外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層金屬液熔點(diǎn)5(TC7(TC時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(3)將內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層和內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層和外層已達(dá)到完全冶金熔合；其中，所述外層為X52或X60鋼材料，內(nèi)層為825鋼材料。本發(fā)明耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)方法，其中在(1)步驟前向外層金屬液中加入保護(hù)渣，在(2)步驟前向內(nèi)層金屬液中加入保護(hù)渣，所述保護(hù)渣為螢石，加入量為金屬液重量的0.5%1.5%。本發(fā)明耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)方法，其中所述保護(hù)渣的加入量?jī)?yōu)選為金屬液重量的0.8%1.1%。本發(fā)明還提供了由上述生產(chǎn)方法制得的耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯。本發(fā)明耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)方法，在澆注內(nèi)層金屬液時(shí)，將外層內(nèi)表面溫度控制在低于外層金屬液熔點(diǎn)507(TC，使內(nèi)層與外層完全冶金熔合，將內(nèi)外層形成的冶金熔合層的厚度控制在大約12mm，經(jīng)擠壓或熱軋加工得到的成品管冶金熔合層的厚度大約為0.10.3mm，該冶金烙合層的厚度比爆炸焊接工藝得到的雙金屬管的熔合層厚幾倍或幾十倍，內(nèi)外層成分過(guò)渡平緩，大大緩解了內(nèi)外層之間的界面應(yīng)力，避免了內(nèi)外層交界面的應(yīng)力集中，內(nèi)外層不易分層，提高了成品雙金屬管使用的安全性，延長(zhǎng)了成品雙金屬管的使用壽命。具體實(shí)施例方式本發(fā)明耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的內(nèi)層成分825鋼材料是標(biāo)準(zhǔn)要求的成分(見(jiàn)表2)。外層成分可以是符合X52、X60性能要求(見(jiàn)表1和表3)的任何鋼材料，下面的實(shí)施例僅給出了兩種符合該性能要求的材質(zhì)。澆注過(guò)程中，冷卻裝置可以采用位于管模上方的冷卻水噴淋裝置或其它冷卻管模的裝置。澆注過(guò)程中，離心速度根據(jù)管模內(nèi)徑確定，一般管模轉(zhuǎn)速為50200G。本發(fā)明中，澆注外層時(shí)，管模轉(zhuǎn)速一般為700轉(zhuǎn)/分，澆注內(nèi)層及過(guò)渡層時(shí)轉(zhuǎn)速一般為830轉(zhuǎn)/分。澆注時(shí)采用電子秤控制澆注重量。下述實(shí)施例14中外層金屬液的熔點(diǎn)約為1510152(TC左右。內(nèi)層825材料的熔點(diǎn)約為13701400°C。實(shí)施例1(1)將425千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為1598'C，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約144(TC左右時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(2)將210千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為153(TC，澆注完后冷卻，待外層和內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層和外層已達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表4，所得管坯內(nèi)、外層成分見(jiàn)表5。管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表6。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入3千克螢石保護(hù)渣。在澆注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入1.5千克螢石保護(hù)渣。在澆注前向金屬液中加入保護(hù)渣，使金屬液帶渣澆注，保護(hù)渣在離心力的作用會(huì)上浮至管坯的內(nèi)表面，其上浮過(guò)程中，金屬液中的小顆粒夾雜物會(huì)與保護(hù)渣吸附在一起，形成體積較大的夾渣，在離心力的作用下上浮至內(nèi)表面，從而大大減少了管坯中的小顆粒夾雜物含量，提高了管坯的機(jī)械性能和熱加工性能。實(shí)施例2(1)將420千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為1577。C，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約1460'C時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(2)將220千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為1508"C，澆注完后冷卻，待外層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層和外層己達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表4，所得管坯內(nèi)、外層成分見(jiàn)表5。管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表6。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入6千克螢石保護(hù)渣。在饒注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入1.2千克螢石保護(hù)渣。實(shí)施例3(1)將425千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為159rC，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約145(TC左右時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(2)將215千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為146(TC，澆注完后冷卻，待外層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層和外層已達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表4，所得管坯內(nèi)、外層成分見(jiàn)表5。管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表6。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入2.3千克螢石保護(hù)渣。在澆注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入3.1千克螢石保護(hù)渣。實(shí)施例4(1)將420千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為1577'C，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約147(TC時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(2)將225千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆鑄溫度為152(TC,澆注完后冷卻，待外層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層和外層已達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表4，所得管坯內(nèi)、外層成分見(jiàn)表5。管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表6。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入4.2千克螢石保護(hù)渣。在澆注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入3千克螢石保護(hù)渣。表6原料管坯尺寸參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后得到原料管坯，原料管坯再經(jīng)軋制或擠壓后，即得到X50/825、X60/825耐腐蝕雙金屬成品無(wú)縫管，該雙金屬成品管主要用于高腐蝕環(huán)境下的石油輸送。成品管的外層性能見(jiàn)表7:表7成品管外層性富項(xiàng)目屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa延伸率％實(shí)施例143559027實(shí)施例242555525實(shí)施例344556030實(shí)施例445058028由表7可見(jiàn)，所得管坯經(jīng)加工后最終得到的成品管的外層性能均符合X52、X60的性能要求。以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。7表4內(nèi)外層金屬液澆注成分(重量百分比％)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟(1)將外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層金屬液熔點(diǎn)50℃～70℃時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(2)將內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層和內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層和外層已達(dá)到完全冶金熔合；其中，所述外層為X52或X60鋼材料，內(nèi)層為825鋼材料。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于在(1)步驟前向外層金屬液中加入保護(hù)渣，在(2)步驟前向內(nèi)層金屬液中加入保護(hù)渣，所述保護(hù)渣為螢石，加入量為金屬液重量的0.5%1.5%。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述保護(hù)渣的加入量為金屬液重量的0.8%1.1%。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述生產(chǎn)方法制得的耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述生產(chǎn)方法制得的耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯。全文摘要一種耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)方法，包括以下步驟將外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層金屬液熔點(diǎn)50℃～70℃時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；將內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層和內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層和外層已達(dá)到完全冶金熔合；其中，外層為X52或X60鋼材料，內(nèi)層為825鋼材料。本發(fā)明耐腐蝕雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)方法制得的管坯經(jīng)擠壓或熱軋加工得到的成品管冶金熔合層的厚度比爆炸焊接工藝得到的雙金屬管的熔合層厚幾倍或幾十倍，內(nèi)外層成分過(guò)渡平緩，大大緩解了內(nèi)外層之間的界面應(yīng)力，內(nèi)外層不易分層，提高了成品管使用的安全性，延長(zhǎng)了成品管的使用壽命。文檔編號(hào)B22D13/00GK101530898SQ20091007749公開(kāi)日2009年9月16日申請(qǐng)日期2009年2月17日優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日發(fā)明者滿于,靜劉,宋亞峰,張伏霞,楊玉學(xué),賢武,王黎暉,勇申,陳建波,霍川喜申請(qǐng)人:新興鑄管股份有限公司